Biokaasusta energiaa Pohjois-Pohjanmaalla seminaari 1.11.2011 Ruskon kaatopaikkakaasun hyödyntäminen Johtaja Markku Illikainen, Oulun Jätehuolto (kalvot Kangasniemi & Illikainen)
Oulun Jätehuolto Kunnallinen liikelaitos vuodesta 1995. Toimialueella 16 kuntaa, 280 000 asukasta. Ympäristökunnat mukana erillissopimuksin ja liittymismaksuin. Maan viidenneksi suurin kunnallinen jätelaitos. Henkilökuntaa 22. Liikevaihto 10,0 M (2010).
Oulun Jätehuollon toiminta-alue
Ruskon jätekeskus 2009
Biokaasu Kaatopaikkakaasua muodostuu vakioteholla noin 20 vuotta kaatopaikan sulkemisen jälkeen, jos jätetäyttö pysyy tai se pidetään keinotekoisesti kosteana. Muodostuu mikrobien hajottaessa orgaanista ainesta hapettomissa olosuhteissa. Kaasuseos, joka sisältää tavallisesti 40-60 % metaania ja 30-50 % hiilidioksidia. Lämpöarvo keskimäärin 4-6 kwh/m3. Biokaasun energiasisältö on noin puolet maakaasun energiasisällöstä Metaani on 21 kertaa voimakkaampi kasvihuonekaasu kuin hiilidioksidi. Biokaasun talteenotolla ja hyötykäytöllä vähennetään merkittävästi kasvihuonekaasujen päästöjä. Biokaasua voidaan tuottaa biokaasureaktoreilla tai keräämällä kaatopaikalla muodostuvaa biokaasua pumppaamalla. Vnp:n päätös kaatopaikoista on edellyttänyt biokaasun talteenottoa ja hyödyntämistä vuoden 2002 alusta lähtien.
Ensimmäisen kaasututkimuksen teki Sarlin-Hydor Oy vuonna 1995. Mittaukset tehtiin vanhoista kaatopaikkakaasun huuhteluputkista. Koepumppaus tehtiin siirrettävällä biokaasupumppaamolla vuonna 1996. Biokaasupumppaamo rakennettiin ja otettiin käyttöön vuonna 1997. 1. pumppaamon pumppauskapasiteetti 1000 Nm3/h. Pumpattu kaasumäärä 4 6 milj. Nm3/a ja energiamäärä 25 30 GWh/a. 2. pumppamo 500 m3/h rakennettiin 2005 Mikroturbiinilaitos 2006.
Biokaasun ja suotoveden keräys- ja kierrätysjärjestelmät vanha kaatopaikka Pystykeräyskaivoja 20 kpl. Vaakakeräyslinjoja 2 kpl. Kivistä, lasijätteestä tai autonrenkaista tehtyjä imupesiä 4 kpl Imuputkea > 5 km. Kastelusalaojia n. 1,5 km
Kaasunkeräysjärjestelmät Alkuperäiset imukaivot toteutettu ns. pystykeräysjärjestelmällä n. 20 kpl Ø 350 mm reikä, jossa reikäputki PEH 160 PN 6. Myöhemmin tehty esim. kokonaisista autonrenkaista ja lasi-jätteestä monttuja. Biokaasupumppaamon vedeneroituskaivon kivipesästä imetään myös biokaasua. Vaakakeräyslinjoja muutama kappale 1 m 1m salaoja-mursketta # 16-32 mm + PEH 110 PN 10 + suodatinkangas. Työputkilla rakennettuja pystykaivoja Ø 900 mm. Kastelujärjestelmän salaojaputkista voidaan myös ottaa syntyvä biokaasu talteen.
Kaasunkeräysjärjestelmät Imuputket biokaasupumppaamolta imukaivoille tehty murskearinoille. Imuputket asennettu vähintään kahden metrin syvyyteen. Pituuskallistus vähintään 3 % Imuputkea jätetäytössä yli 5 km.
Vedenpoistojärjestelmät Putkisto imukaivoilta pumppaamolle on rakennettu vähintään 3 % kaltevuuteen. Imuputket PEH 90 PN6. Vedenerottimet toteutettu alunperin muovikaivoilla jotka myöhemmin vaihdettu betonirengaskaivoihin. Imulinjoja uusittiin kaatopaikan sulkemisen yhteydessä. Imulinjoihin oli tullut ns. vesipusseja tai imuputket painuneet kasaan. Pituus kallistus 5 % Imuputket PN 10 Vedenerottimet betonia.
Kaatopaikkavesien kierrätys Kaatopaikan maisemointisuunnitelma 2001 sisälsi myös kastelujärjestelmän suunnittelun. Kaatopaikan ympäri kiertää pystyeristysseinä ja 3 kpl Ø160 mm salaojia. Suotovesi pumpataan pumpulla mäen päällä olevaan kastelualtaaseen. Vettä kierrätetään alueille, joissa biokaasuntuotto heikkenee. Kastelusalaojia yhteensä noin 1,5 km. Kierrätysjärjestelmä automatisoitu Suotovettä ei kierrätetä talvella, koska - vähentää kaasuntuotantoa - Kierrätettävän veden määrää on vaikea hallita vaakaan rakennetuissa kastelusalaojissa. - Vesi purkautuu ulos alimmaisista kastelusalaojien huuhtelukaivoista.
Biokaasun talteenoton tehokkuus Emissiomittaus tehtiin ennen maisemointia vuonna 2000. Kaasunkeräysjärjestelmän tehokkuudeksi saatiin 67 % (päästöt noin 400 m3/h ja kerätyn kaasun määrä noin 800 m3/h). Biokaasu purkautui ilmaan rinnealueilla ulkoluiskista. Toimenpiteiksi suositeltiin 4-5 uuden kaasunkeräyskaivon rakentamista. Oulun Jätehuolto rakensi vuonna 2001 kolme uutta imukaivoa. Biokaasun talteenottoaste nousi yli 75 %. Biokaasun muodostuminen vähentynyt maisemoinnin jälkeen.
Pumpatut, tuotetut ja hyödynnetyt määrät VUOSI KAASU ENERGIA HYÖDYNNETTY MÄÄRÄ MÄÄRÄ MÄÄRÄ [Nm 3 ] [GWh] [GWh] 1997 0,6 0,3 0 1998 4,8 23 12 1999 4,3 22 17 2000 5,7 28 28 2001 5,7 28 28 2002 5,7 25 25 2003 5,6 26 26 2004 6,1 31 31 2005 6,8 34 34 2006 7,3 35 35 2007 7,5 33 33 2008 7,4 34 34 2009 6,1 29 29 2010 5,1 25 25 YHT. 78,7 374 358
Biokaasun koostumus Ruskon biokaasun koostumusmittauksia 2005 ja 2007. Komponentti Yksikkö Ristola Oy Detes Oy CH4 %-v 52,0 56,2 CO2 %-v 40,3 37,9 O2 %-v 0 % 0,2 N2 %-v 7,7 5,7 H2S ppm 105 72 CO ppm 10 Siloksaani mg/m3 3,6 0,7 Siloksaani ppm 0,3 HCl mg/m3 < 0,1 0,2 HF mg/m3 0,08 Kok. kloori mg/m3 4,8 Kok. fluoridi mg/m3 2,0 Sulfidi mg/m3 72 Halogeeni mg/m3 8,8
Hyödyntämiskaavio 2,5 milj. m 3 biokaasua 3 milj.m 3 biokaasua suljettu kaatopaikka biokaasupumpp. biokaasupumpp. kaatopaikka Mikroturbiinilaitos 1 200 MWh 2 400 MWh sähköä (oma lämpöä oma käyttö käyttö + Oulun Energia Jätekeskus 10 000 MWh 2000 MWh 15 000 MWh Paroc Oy Lindström Oy OYS (Oulun Energia)
Hyödyntäminen Paroc Oy:llä Kiviaineksen esilämmitinkattilaan biokaasupoltin 1998. Tehtaan kiinteistökattila biokaasulle 1998. Tehtaan karkaisu- ja tunnelipolttimet biokaasulle 1999. Tehtaan tuotanto ja lämmitys biokaasulla, öljy ainoastaan varapolttoaineena. Biokaasun hinta sidottu nestekaasun hintaan. Optimaalinen käyttäjä biokaasu korvaa öljyn, ympärivuorokautinen ja ympärivuotinen käyttö. Myynti nykyisin 10 000 MWh/a. Kaasun käyttö vähentynyt tehtaan seisokkien takia. Sama toteutus pienemmässä mittakaavassa myös Paroc:n Lappeenrannan tehtailla.
Paroc Oy:n esilämmitinkattila
Hyödyntäminen sairaalassa Oulun yliopistollisen sairaalan höyryntuotantokattilaan v. 1999 yhdistelmäpoltin, joka käyttää samanaikaisesti biokaasua ja raskasta öljyä. Oulun Energia kustansi 7 km pitkä kaasun siirtoputken OYS:aan. Putken halkaisija ø 160 mm. Biokaasun hinta on sidottu öljyn hintaan. Sairaalan tarvitsema desinfiointihöyry ja pesulahöyry tuotetaan pääosin biokaasulla. Optimaalinen käyttäjä biokaasu korvaa öljyn, ympärivuorokautinen ja ympärivuotinen käyttö. Myynti noin 15 000 MWh/a. Kaasun paineenkorotusjärjestelmä v. 2010.
Oulun Energian / OYS:n höyryntuotantokattila
Lehtiotsikko
Hyödyntäminen Lindströmillä Kaasu hyödynnetään Ruskon rullapyyhepesulassa Kaasun toimitus alkoi syyskuussa 2011 Kaasumäärä 0,5 milj.m3 = 2000 MWh
Lindströmin biokaasukattila ja poltin v. 2011
Mikroturbiinilaitos Valmistui vuonna 2006. Biokaasun energiasisällöstä noin 30 % sähkönä ja noin 60 % lämpönä hyötykäyttöön Ruskon kiinteistöjen lämmitykseen Turbiinien sähköteho 3 65 kw=195 kw. Lämmön talteenottoyksikkö 300 kw. Ylijäämäsähkö myydään Oulun Sähkö-myynti Oy:lle. Sähkön hinta sidottu pörssisähköhintaan. Tehoperustainen tariffi. Sähköstä maksetaan valmistevero (0,87 snt/kwh) ja huoltovarmuusmaksu (0,013 snt/kwh) kuukausittain Tullille. Maksu yhteensä 8020 (2010) Biokaasulla tuotetulle sähkölle saadaan tukea Tullilta (0,42 snt/kwh). Tuki 5600 (2010)
Mikroturbiinilaitos ja paineenkorotusjärjestelmä Ruskon mikroturbiinilaitos Sähköteho: 3 65 kw Lämpöteho: 200 kw Mikroturbiinilaitoksen paineenkoroitusjärjestelmä.
Tuotettu, myyty ja ostettu sähkö sekä Oulun Jätehuollon sähkönkulutus VUOSI TUOTETTU SÄHKÖ [MWh] MYYTY SÄHKÖ [MWh] OSTETTU SÄHKÖ [MWh] SÄHKÖNKU- LUTUS [MWh] 2007 1 121 104 151 1 168 2008 1 204 180 104 1 129 2009 1 428 354 47 1 121
Lisätietoja Vuosittain hyödynnetty määrä vastaa noin 3,5 milj. öljylitran energiasisältöä Vuotuisella biokaasulla lämmittäisi 2 000 omakotitaloa. Oulun Jätehuolto selvittää biokaasureaktorin toteutusvaihtoehtoa. Biokaasun liikennepoltto-aine käyttöä selvitetty useita vuosia. Jätteenpolttolaitokselle mahdollisesti biokaasua tukipoltto-aineeksi. Tehdyt investoinnit yhteensä 2 M. Käyttökustannukset palkkakustannuksineen 50 000 /a. Nykyinen vuotuinen nettotuotto n. 0,7 M. Lisäksi sähkössä säästetään 0,15 M /a ja lämmössä 0,15 M /a.
Kiitos mielenkiinnostasi